JP2013080243A - 光学システム、光学システムの利用法、ならびに光学システムで物体を観察する方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光学システム1は、第1の部分システム3と、第2の部分システム5とを有しており、第1の部分システム3の第2の結像段8は視覚式またはデジタル式に構成されるとともに第2の部分システム5の第2の結像段9は視覚式またはデジタル式に構成されており、視覚式の結像段は少なくとも1つの接眼レンズと種々のレンズを備える拡大システムとを有しており、デジタル式の結像段は少なくとも1つのカメラアダプタと種々のレンズを備える拡大システムとを有しており、第2の部分システム5の第2の結像段9は、第1の部分システム3の第2の結像段8よりも高い、観察されるべき物体2の光学解像度を可能にするように構成されている。
【選択図】図2
Description
手術用顕微鏡100の第2の結像段は、ちょうどそれ以後から両方の観察光路が分かれて進むことになる個所から始まっている。通常、第2の結像段は2つのサブユニットが組み合わされてなっている。第1のサブユニットは、さまざまなレンズを備える拡大系ないしズーム系である。視覚式の手術用顕微鏡100の場合、第2のサブユニットは鏡胴である。デジタル式の手術用顕微鏡100の場合、第2のサブユニットはカメラアダプタである。第2の結像段の焦点距離はfで表されるのが普通である。2段階の結像系によって生成された物体の画像は、視覚式の手術用顕微鏡ではDで表され、デジタル式の手術用顕微鏡ではcで表される。視覚式の手術用顕微鏡では、画像Dは接眼レンズで観察され、デジタル式の手術用顕微鏡100では、画像cはカメラに付属するディスプレイに表示されるのが普通である。
システム全体の倍率vは、両方の結像段の焦点距離の比率f/Fからなっている。視覚式の手術用顕微鏡100の場合、接眼レンズの倍率が乗算されて付け加わる。作用間隔ないし操作間隔AA、すなわち対物レンズ101と物体ないし物体区域ODの間の間隔は、第1の結像段の対物レンズ101によって規定される。公知の手術用顕微鏡100では、通常の操作間隔は200mmから500mmの間である。
すなわち、プレパラートで隣接する2つのディテールを分解する対物レンズ101の能力は、その開口数NAに依存して決まる。次の式は、対物レンズ101の理論的に可能な光学分解能を開口数から計算するために適用されるものである:d=λ/2・NA。λは光の波長であり、dは光学解像度であり、すなわち、まだぎりぎり解像される物体の2つの点の間隔である。決定的な基本量は、ひとみの直径pと主対物レンズの焦点距離Fであり、これらから物体側の開口数NAが算出される。角度αは、ステレオベースBと焦点距離Fから算出されるステレオ角を表している。
疑いのある組織領域を特定するために平面的に測定をする適当な方法には、光学式のコヒーレント断層撮影、蛍光法および自動蛍光法、ラマン分光測定法、組織の偏光特性や散乱特性を検出する方法などがある。
−F=200mmの焦点距離と、自由な作業間隔AA=196mmすなわち主対物レンズ10と物体2ないし物体区画との間の間隔とを有する固定焦点距離の主対物レンズ10。
−拡大システム、倍率Γ=2.5のいわゆる無限焦点のガリレイ式システム。
−焦点距離fT=224mmの望遠鏡胴。
−倍率VOK=20、視野直径SFZ=10、接眼レンズ焦点距離fOK=250/VOK=12.5mmの接眼レンズ20x/10。
−F=140mmの焦点距離と、自由な作業間隔AA=200mmすなわち主対物レンズ10と物体2ないし物体区画との間の間隔とを有するリトロフォーカス主対物レンズ。
−拡大システム、倍率Γ=2.5のいわゆる無限焦点のガリレイ式システム。
−焦点距離fT=224mmの望遠鏡胴。
2:物体
3:第1の部分システム
4:観察光路
5:第2の部分システム
6:(別の)観察光路
7:第1の結像段
8:第2の結像段
9:第2の結像段
10:対物レンズ
11:ビームスプリッタ
12:画像断片
13:画像断片
14:遮断部材
15:カメラ
100:手術用顕微鏡(立体手術用顕微鏡)
101:対物レンズ
Claims (27)
- 物体(2)を観察するための光学システム(1)において、少なくとも1つの観察光路(4)を備える第1の部分システム(3)と、少なくとも1つの別の観察光路(6)を備える第2の部分システム(5)とを有しており、
少なくとも2つの前記部分システム(3,5)は共通または別個の第1の結像段(7)と別々の第2の結像段(8,9)とを有しており、
第1の結像段(7)は対物レンズ(10)を有しており、第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)は視覚式またはデジタル式に構成されるとともに第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)は視覚式またはデジタル式に構成されており、
視覚式の結像段は少なくとも1つの接眼レンズと種々のレンズを備える拡大システムとを有しており、デジタル式の結像段は少なくとも1つのカメラアダプタと種々のレンズを備える拡大システムとを有しており、
第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)は、第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)よりも高い、観察されるべき物体(2)の光学解像度を可能にするように構成されており、第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)は6.0μmまでの大きさの物体(2)を光学的に解像するように構成されており、第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)は2.0μmまでの大きさの物体(2)を光学的に解像するように構成されている、物体(2)を観察するための光学システム(1)。 - 物体(2)を観察するための光学システム(1)において、少なくとも1つの観察光路(4)を備える第1の部分システム(3)と、少なくとも1つの別の観察光路(6)を備える第2の部分システム(5)とを有しており、
少なくとも2つの前記部分システム(3,5)は共通または別個の第1の結像段(7)と別々の第2の結像段(8,9)とを有しており、
第1の結像段(7)は対物レンズ(10)を有しており、第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)は視覚式またはデジタル式に構成されるとともに第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)は視覚式またはデジタル式に構成されており、
視覚式の結像段は少なくとも1つの接眼レンズと種々のレンズを備える拡大システムとを有しており、デジタル式の結像段は少なくとも1つのカメラアダプタと種々のレンズを備える拡大システムとを有しており、
第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)は、第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)よりも高い、観察されるべき物体(2)の光学解像度を可能にするように構成されており、
第1の部分システム(3)と第2の部分システム(5)のそれぞれの観察光路(4,6)は互いに平行に延びており、第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)と第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)はそれぞれデジタル式に構成されており、第1の部分システム(3)と第2の部分システム(5)のそれぞれの観察光路(4,6)の間の切換は遮断部材(14)の時間シーケンシャルな励起によって行われる、物体(2)を観察するための光学システム(1)。 - 対物レンズ(10)は、無限の像距離と、0.09から0.14の値範囲の開口数を備えていることを特徴とする請求項1または2に記載の光学システム(1)。
- 第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)の光学解像度は第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)の光学解像度よりも2.5から3.5倍だけ高いことを特徴とする、請求項1から3のうちのいずれか一の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)の開口数は第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)の開口数よりも小さいことを特徴とする、請求項1から4のうちのいずれか一の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 少なくとも1つのビームスプリッタ(11)および/または少なくとも1つの遮断部材(14)が設けられており、それによって第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)を通って延びる別の観察光路(6)を第1の部分システム(3)の第2の結像段(8)を通って延びる少なくとも1つの観察光路(4)から分離可能であることを特徴とする、請求項1から5までのいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第1の部分システム(3)は立体視で構成されており、第2の部分システム(5)は平面視で構成されていることを特徴とする、請求項1から6までのいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)の少なくとも1つの別の観察光路(6)への切換とともに、第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)の少なくとも1つの別の観察光路(6)へ別のレンズシステムを機械式および/または電気式に挿入可能であることを特徴とする、請求項2に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 視覚式の第2の結像段(8)の接眼レンズの射出ひとみは0.5mmから1.0mmの間の大きさの範囲内にあることを特徴とする、前記請求項1〜8のうちいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第2の部分システム(5)のデジタル式の第2の結像段(9)はカメラチップを備えるカメラ(15)を有しており、第2の結像段(9)のカメラアダプタに接続されたカメラ(15)のピクセル解像度はカメラチップの地点における光学解像度に相当していることを特徴とする、前記請求項1〜9のうちいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第1および/または第2の部分システム(3,5)の視覚式および/またはデジタル式の第2の結像段(8,9)に焦点合せ装置が設けられていることを特徴とする、前記請求項1〜10のうちいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第1および/または第2の部分システム(3,5)の視覚式および/またはデジタル式の第2の結像段(8,9)の焦点合せ装置は電気光学素子であることを特徴とする、請求項11に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- ビームスプリッタ(11)は傾動可能に支承されていることを特徴とする、請求項6から12までのいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- ビームスプリッタ(11)はスキャンミラーであることを特徴とする、請求項6から13までのいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第1および/または第2の部分システム(3,5)の視覚式および/またはデジタル式の第2の結像段(8,9)はズームシステムを有していることを特徴とする、前記請求項1〜14のうちいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 第1の結像段(7)の対物レンズ(10)はレトロフォーカス対物レンズであることを特徴とする、前記請求項1〜15のうちいずれか一項の請求項に記載の物体(2)を観察するための光学システム(1)。
- 請求項1から16までのいずれか一項の請求項に記載の光学システム(1)の利用法において、少なくとも2通りの異なる解像度で物体(2)を観察するための利用法。
- 請求項1から16までのいずれか一項の請求項に記載の光学システム(1)で物体(2)を観察する方法において、観察者が第1の部分システム(3)の少なくとも1つの観察光路(4)を通して物体(2)を拡大し、第2の部分システム(5)の観察光路(6)を通して物体(2)の部分領域をさらに拡大して観察することができる方法。
- 物体(2)の観察者は第2の部分システム(5)の少なくとも1つの別の観察光路(6)を通じて、第1の部分システム(3)の観察光路(4)を通じてよりも2.5から3.5倍拡大して物体(2)の部分領域を観察することができることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 操作装置により第2の部分システム(5)の第2の結像段(9)の少なくとも1つの別の観察光路(6)へ少なくとも1つの遮断部材(14)および別のレンズシステムが挿入されることを特徴とする、請求項18または19に記載の方法。
- 第1および/または第2の部分システム(3,5)の視覚式の結像段で焦点合せが手動またはオートフォーカスにより行われることを特徴とする、請求項18から20までのいずれか一項の請求項に記載の方法。
- 第1および/または第2の部分システム(3,5)のデジタル式の結像段で焦点合せがカメラ(15)の画像のコントラスト評価に基づいて行われることを特徴とする、請求項18から21までのいずれか一項の請求項に記載の方法。
- 第2の部分システム(5)の少なくとも1つの別の観察光路(6)を変更することで第1の部分システム(3)を通じて観察者に見える物体(2)の部分領域を可変に規定することができることを特徴とする、請求項18から22までのいずれか一項の請求項に記載の方法。
- 第2の部分システム(5)の少なくとも1つの別の観察光路(6)の変更はビームスプリッタ(11)ないしスキャンミラーの傾動によって行われることを特徴とする、請求項18から23までのいずれか一項の請求項に記載の方法。
- 第2の部分システム(5)のカメラ(15)に付属する表示装置で表示される物体(2)の部分領域の拡大表示された画像が第1の部分システム(3)の少なくとも1つの観察光路(4)へ投影されることを特徴とする、請求項18から24までのいずれか一項の請求項に記載の方法。
- 第1の部分システム(3)を通じて観察する物体(2)の観察者は物体(2)上で特定の位置を選択し、第2の部分システム(5)の少なくとも1つの別の観察光路(6)の変更によって該位置へ順次接近させて、第2の部分システム(5)の少なくとも1つの別の観察光路(6)で表示させることができることを特徴とする、請求項18から24までのいずれか一項の請求項に記載の方法。
- 第2の部分システム(5)に表示される物体(2)の部分領域の選択は自動蛍光法を用いて行われることを特徴とする、請求項18から26までのいずれか一項に記載の方法。
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